A Study of Surface Electromyography Measurement of Facial Muscles in Normal Person

정상인의 안면부 운동 시 표면근전도 측정 연구^※

이형걸¹, 정다정², 최유민², 김석희², 육태한², 송범용², 김종욱^2,*

1대한민국 공군

2우석대학교 부속한방병원 침구의학과

[Abstract]

A Study of Surface Electromyography Measurement of Facial Muscles in Normal Person

Hyung Geol Lee

, Da Jung Jung

, Yoo Min Choi

, Suk Hee Kim

, Tae Han Yook

, Beom Yong Song

and Jong Uk Kim

*

1

Republic of Korea Air Force

2

Department of Acupuncture & Moxibustion Medicine, Woosuk University Hospital of Oriental Medicine

Background or Objectives : The purpose of this study is to measure surface Electro- myography(sEMG) of facial muscles in normal person and to find method for standardizing of sEMG's value.

Methods : We measured 3points on face, frontalis muscle(GB14), zygomaticus muscle(SI18), orbicularis oris muscle(LI19) of 40 normal person by sEMG. 40 normal person consist with two groups, each 20 male, 20 female. Average age of subject was 26.50±4.79. SEMG instrument QEMG-4 XL was used. After training exercise of facial muscles, sEMG's root mean square value was measured once.

Results : 1. In whole experimental group, frontalis muscle's both side average was 78.36±40.87, zygomaticus muscle's both side average was 84.70±49.81, orbicularis oris's both side average was 104.83±38.81.

2. Left side of Frontalis muscle, both side of zygomaticus muscle are high marked in male than female in statistically.

3. In whole experimental group, average of ratio comparing smaller value with bigger value in difference between left side and right side was 19.60±12.88 %.

4. Average of asymmetry index(AI) was 11.46±8.36 %. orbicularis oris muscle's average of AI had least difference was 8.95±7.50 %. zygomaticus muscle's average of AI had most difference was 13.95±8.90 %.

Conclusions : The result of this study could provide useful information of field of sEMG is used in oriental medicine treatment of facial muscles. To assess efficacy of treatment in facial muscles, we need to standardize facial muscle's sEMG values by using AI, ratio comparing values and etc.

Key words

:

Meridian-electromygraph;

Electromyography(EMG);

Surface

electromyography (sEMG);

Facial muscle

Received : 2014. 05. 12.

Revised : 2014. 05. 12.

Accepted : 2014. 05.23.

On-line : 2014. 06.20.

※ This work was supported by Woosuk University research funds 2014

✱ Corresponding author : Department of Acupuncture & Moxibustion Medicine, Korean Medicine Hospital of Woosuk University, 46, Eoeun-ro, Wansan-gu, Jeonju-si, Jeollabuk-do 560-833, Republic of Korea

Tel : +82-63-220-8625 E-mail : [email protected]

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Ⅰ. 서 론

오늘날 임상에서 주요 진단장비에 속하는 단순 방사선 (X-ray), 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography, CT), 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 등은 인체의 해부학적 ㆍ 구조적인 문제를 관찰하여 질병을 진단하는 장비인데 반해 근전도(electromyography, EMG) 는 생리적 ㆍ 기능적인 면에서 근육과 신경질환 등을 검사하 여

운동단위의 반응을 평가하고 분석함으로써 정상적인 근전도 소견의 양상을 나타내는지 비정상적인 근전도 소견 의 양상을 나타내는지를 구별하고 질병을 판단할 수 있게 하는 진단 장비이다. 최근 들어 근전도는 운동에 대한 평 가, 근육의 분석 및 통증에 대한 분석 등 다양한 분야로 그 활용범위가 점차 넓어지고 있다

.

근육은 골격과 피부에 부착하여 인체의 형태를 이루며, 골격을 움직이는 전신적인 운동을 담당하는데, 이러한 운 동을 할 때는 근육의 수축이 일어나며 이때 뇌의 운동 피질 에서 운동 신경 충격(motor impulse) 신호가 발생하고 척 수의 운동뉴런을 통하여 각 운동단위에 연결된 신경에 연 속적으로 전달된다

. 이러한 신경 충격이 근절에 있는 신 경근접 접합부(neuromuscular junction)에 도달하면 근섬 유막에 전기적 변화가 발생하여 근섬유의 건으로 근섬유를 따라 양방향으로 전도된다. 이를 운동단위 활동전위(motor unit action potential, MUAP)라 한다

. 이러한 활동전위 의 발생, 전파, 동원 등을 포착하여 화면상에 나타내는 것 이 전기진단의 기본 개념이다. 근전도의 정의는 근육 내의 전기적 활동을 탐색하고 증폭하여 기록하는 것이다. 근전 도의 전극은 사용하는 부위 및 편의에 따라 침상전극과 표 면전극을 사용하며, 이 중 표면전극은 환자의 고통을 덜어 주기 위해 사용하는 방법이다

.

현재 국내 한의학에서는 표면근전도기기와 한의학의 경 근이론을 접목한 경근전도를 이용하여 한의학적 치료 효과 검증의 객관화가 시도되고 있다. 근전도기기를 이용하여 근육과 신경의 기능을 평가하고 이를 통해 도출된 결과를 12경근 중 해당하는 경근에 귀속한 후, 병소가 되는 경근을 한의학적인 경락이론과 경근이론으로 재해석하는 등

의 방법을 통한 객관화가 이루어지고 있다. 하지만 2012년까 지 보고된 표면근전도를 활용한 한의학 관련 논문은 대략 6편 정도로 표면근전도를 활용한 한의학 연구는 매우 빈약 한 실정이다

. 또한 안면부 운동 시 안면부 특정 穴位 의 표 면근전도 측정에 관한 표준화 연구는 거의 없는 상태이다.

이에 저자는 특정 안면부 穴位 상 표면근전도 측정값의 정상 범위를 설정할 수 있다면 향후 안면부 질환에 대한 증

상의 정도 파악 및 치료 효과 확인 등 안면부 표면근전도 측정의 다양한 활용이 가능할 것으로 보았으며, 이를 위해 본 연구에서는 40명의 정상인을 대상으로 frontalis muscle( 陽白 , GB

), zygomaticus muscle( 觀 髎, SI

), orbicularis oris muscle( 禾髎 , LI

) 상에 위치한 穴位 의 안면부 운동 시 표면근전도를 측정하고 측정값 좌우 차이 범위 및 비대칭 분율(asymmetry index) 등을 분석하였다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 연구대상

2013년 10월 28일부터 11월 2일까지 모집한 만 20세 이 상 40세 미만의 건강인 중에서 본 연구의 내용을 이해하고 적극적으로 참여할 것을 동의하면서 다음의 제외기준에 해 당하지 않는 남녀 각 20명, 총 40명을 대상자로 선정하였 다. 총 모집된 피험자의 평균 연령은 26.50±4.79세였으 며, 연령대 분포는 20세 이상 30세 미만이 32명, 30세 이 상 40세 미만이 8명이었다. 임상연구 계획서에 따라 필요 한 검진 및 검사를 실시한 후, 기존에 질병이 없거나 약물 투여가 없었던 사람을 건강인으로 설정하였다. 본 연구는 우석대학교 부속전주한방병원의 임상시험심사위원회(Insti- tutional Review Board, IRB No. WSOH IRB 1309-01) 의 승인을 받고 진행하였다.

제외기준은 다음과 같다.

① 중풍 기왕력 있는 사람

② 안면마비와 관련된 다른 질환이 있는 자 혹은 기왕력 이 있는 사람

③ 기타 안면부 질환이 있는 사람

④ 이전에 성형수술 혹은 안면부 수술을 받은 사람

⑤ 기타 임상연구 담당자가 적절하지 못하다고 판단한 사람

2. 연구방법

선정기준 및 제외기준을 검토하여 처음 방문 시 임상시

험에 적합하다고 판단이 된 성인 40명을 대상으로 10분의

안정을 취하게 한 후 각 혈위의 자극 운동법을 안내한 후

frontalis muscle( 陽白 , GB

) ㆍ zygomaticus muscle( 觀

髎, SI

) ㆍ orbicularis oris muscle( 禾 髎, LI

)상의 穴位 ^에

일회용 전극을 부착하여 측정하였다.

1) 각 안면부 혈위 및 운동방법

(1) Frontalis muscle(

, GB

)

陽白 (GB

)의 穴位 는 眉 上 1 寸 瞳子 直上 이다

. Frontalis muscle 및 양백 부위의 운동법으로 눈썹을 올려 이마를 주름지게 하였다.

(2) Zygomaticus muscle(

髎, SI

)

觀 髎(SI

)의 穴位 는 面頰骨 下廉 , 銳骨 端 陷中 이다

. Zygomaticus muscle 및 관료 부위의 운동법으로 구각을 상방과 양측 밖으로 당기게 하였다.

(3) Orbicularis oris muscle(

髎, LI

)

禾 髎(LI

)의 穴位 는 鼻孔 直下 이다

. Orbicularis oris muscle의 운동법으로 양 입술을 오므려 앞으로 내밀게 하 였다.

2) 표면근전도의 측정방법

표면근전도는 4채널 근전도 측정시스템 QEMG-4 XL (( 株 )Laxtha, Korea)을 사용하였으며, 측정 프로그램은 QEMG-4 XL(version1.0 Neuromedi Inc)을 사용하였다.

표면근전도 신호에 대한 피부 저항을 감소시키는 요소를 제거하기 위해 의료용 알코올 솜으로 검사 부위를 닦은 후 피부표면이 완전히 건조되었음을 확인한 후 전극을 부착하 였다. 전극 센서는 AM530 액티브 근전도센서(( 株 )Laxtha, Korea)를 사용하였다. 전극의 방향은 각각 frontalis muscle, zygomaticus muscle, orbicularis oris muscle 의 근섬유 방향과 평행하게 부착하였으며, 좌측에 1번, 우 측에 2번 채널을 연결하였다. 예비 측정 후 시술자의 판단 에 따라 피험자가 운동법을 숙지했다고 판단되었을 때 실 측정을 실시하였다. 좌측, 우측 각각 1회씩 측정 후 수치를 기록하였다. 표면근전도의 측정값은 root mean square (RMS)의 신호처리를 통해 측정하였다. 1회 근전도 신호 측 정 시 relaxtion time은 5초, tension time은 3초였으며 gain index는 -1463에서 1463의 범위로, 반복 측정된 각 각의 검사는 3회씩 측정하여 평균화되어, 그 평균값을 측 정치로 이용하였다.

3. 통계처리

연구결과의 통계는 SPSS 12.0 for Windows(SPSS Inc, USA)를 사용하였으며 모든 측정치는 mean±SD로 표시하 였다. 각 좌우의 차이와 정상인의 평균 수치를 알기 위해

t

-test를 실시하였다.

-value가 0.05 미만일 때 통계적 으로 유의성이 있는 것으로 판단하였다. 모든 수치는 소수 점 셋째 자리에서 반올림하였다.

Ⅲ. 결 과

대상자로 선정된 40명의 피험자는 10분 안정 후 frontalis muscle( 陽白 , GB

), zygomaticus muscle( 觀 髎, SI

), orbicularis oris( 禾 髎, LI

)의 순서로 측정을 진행하였다.

Frontalis muscle의 좌우 총 평균값은 78.36±40.87, zygomaticus muscle의 좌우 총 평균값은 84.70±49.81이 었으며, orbicularis oris의 좌우 총 평균값은 104.83±

38.81이었다. Frontalis muscle의 좌측 평균값은 80.48±

42.89, 우측 평균값은 76.25±39.17이었으며 좌측과 우측 차이의 평균은 17.38±13.75였다. Zygomaticus muscle의 좌측 평균값은 86.23±52.51, 우측 평균값은 83.18±47.58 이었으며 좌측과 우측 차이의 평균은 18.60±10.11이었다.

Orbicularis oris muscle의 좌측 평균값은 106.80±36.23, 우측 평균값은 102.85±41.61이었으며 좌측과 우측 차이의 평균은 18.50±15.59였다(Table 1).

1. 성별에 따른 측정값의 차이

성별에 따른 표면근전도 측정값과 그 차이를 알아보았 다. 남성 20명의 frontalis muscle의 좌우 총 평균값은 92.28±44.10, zygomaticus muscle의 좌우 총 평균값은 100.90±53.89였으며 orbicularis oris의 좌우 총 평균값 은 98.73±37.09였다. 여성 20명의 frontalis muscle의 좌 우 총 평균값은 64.45±32.27, zygomaticus muscle의 좌우 총 평균값은 68.50±39.78이었으며 orbicularis oris muscle 의 좌우 총 평균값은 110.93±40.00이었다. 세 측정 부위 중 orbicularis oris muscle에서만 여성의 측정값 평균이 남성에 비해 높았으며 frontalis muscle과 zygomaticus muscle에서는 남성의 측정값 평균이 여성보다 더 높게 나 타났다.

성별에 따른 부위별 좌우 측정값의 차이는 다음과 같다.

각 혈위의 남녀 차이를 각각 검증하기 위해 분석한 결과, frontalis muscle의 좌측 측정값은 남성이 여성보다 통계 적으로 유의하게 높았다(

=2.697,

<0.05).

Zygomaticus muscle의 좌측, 우측 측정값 모두 남성이

여성보다 높았으며, 좌측(

=2.143,

<0.05)과 우측(

=2.135,

Number Initial Sex Age FM-L FM-R FM-D ZM-L ZM-R ZM-D OM-L OM-R OM-D

1 KK F 31 66 60 6 133 116 17 158 152 6

2 JK M 27 159 108 51 277 247 30 104 74 30

3 JT M 24 186 132 54 102 99 3 95 101 6

4 BH F 28 120 153 33 120 129 9 83 109 26

5 KJ F 25 44 60 16 120 135 15 81 85 4

6 PH M 26 62 68 6 133 84 49 162 182 20

7 PO F 28 112 120 8 46 57 11 140 123 17

8 LG M 24 136 155 19 111 90 21 122 178 56

9 LY F 24 92 110 18 36 57 21 124 83 41

10 KJ F 36 121 88 33 25 50 25 143 123 20

11 BH M 27 113 137 24 88 66 22 65 62 3

12 KH M 26 85 74 11 138 141 3 71 73 2

13 CM F 26 46 54 8 137 117 20 78 79 1

14 JS F 32 84 54 30 68 83 15 131 134 3

15 CI M 31 149 133 16 84 116 32 144 136 8

16 KH F 28 27 28 1 166 141 25 120 113 7

17 JH F 40 75 78 3 72 69 3 157 120 37

18 JS M 27 153 132 21 50 62 12 103 69 34

19 PK M 28 105 64 41 134 155 21 105 90 15

20 LY F 28 40 20 20 24 47 23 102 56 46

21 KG M 27 101 129 28 161 138 23 126 119 7

22 KH M 27 155 112 43 143 130 13 162 146 16

23 LJ F 20 50 74 24 47 41 6 151 141 10

24 KS M 36 56 56 0 105 122 17 72 57 15

25 JJ M 26 53 38 15 37 24 13 106 68 38

26 KB F 21 71 58 13 63 47 16 54 50 4

27 OM F 24 81 89 8 60 41 19 70 69 1

28 LB F 21 33 37 4 63 46 17 140 98 42

29 YY M 22 60 51 9 48 30 18 57 58 1

30 NS F 22 22 17 5 37 29 8 68 71 3

31 PY F 24 30 32 2 37 24 13 156 183 27

32 AW M 22 62 72 10 90 121 31 44 52 8

33 JB M 20 83 51 32 102 52 50 103 114 11

34 JI M 19 37 38 1 35 55 20 130 106 24

35 CS M 21 16 29 13 135 117 18 110 122 12

36 LY F 34 35 45 10 26 52 26 166 210 44

37 SE F 34 52 70 18 43 31 12 62 53 9

38 LY F 26 69 61 8 61 44 17 76 125 49

39 KW M 24 114 123 9 57 72 15 69 87 18

40 KY M 24 64 40 24 35 50 15 62 43 19

Mean 26.50 80.48 76.25 17.38 86.23 83.18 18.60 106.80 102.85 18.50 SD 4.79 42.89 39.17 13.75 52.51 47.58 10.11 36.23 41.61 15.59

ZM-L : zygomaticus muscle left. ZM-R : zygomaticus muscle right. ZM-D : zygomaticus muscle difference.

OM-L : orbicularis oris muscle left. OM-R : orbicularis oris muscle right. OM-D : orbicularis oris muscle difference.

SD : standard deviation.

Table 1. Surface EMG’s Root Mean Square Value

Male(N=20) Female(N=20)

t p

Mean±SD Mean±SD

Frontalis muscle Left 97.45±47.09 63.50±30.85 2.697 .010

Right 87.10±41.44 65.40±34.41 1.802 .080 Zygomaticus muscle Left 103.25±57.00 69.20±42.42 2.143 .039

Right 98.55±51.98 67.80±38.06 2.135 .039

Orbicularis oris muscle Left 100.60±34.13 113.00±38.05 -1.085 .285 Right 96.85± 40.63 108.85±42.74 -.910 .369

Table 2. Difference Value Between Male and Female

p

<0.05)의 차이 모두 남녀 차이가 통계적으로 유의하였다.

Orbicularis oris muscle의 측정값의 남녀 차이는 좌측과 우측 모두 통계적으로 유의하지 않았다(

>0.05) (Table 2).

2. 높은 값에 대한 낮은 값의 백분율을 통한 비교

총 40명의 선정된 피험자의 좌우 측정값 중 높은 값을 100 %로 변환하여 이에 대하여 낮은 값의 백분율을 계산하 여 분석하였으며 그 수식은 다음과 같다.

Ratio(%) = EMG(low value side)

× 100 EMG(high value side)

Frontalis muscle의 낮은 값의 백분율 평균은 80.29±

12.46 %, zygomaticus muscle의 낮은 값의 백분율 평균 은 76.51±13.19 %였으며, orbicularis oris muscle의 낮 은 값의 백분율 평균은 84.38±12.04 %였다. 전체 평균은 80.40±12.8 %였다(Table 3).

Ratio(N=40) Mean±SD Frontalis muscle 80.29±12.46 % Zygomaticus muscle 76.51±13.19 % Orbicularis oris muscle 84.38±12.04 % Total 80.40±12.88 %

Table 3. Average of Each Muscles in Ratio Comparing Smaller Value with Bigger Vlue

3. 근육별 좌우 측정값

1) 근육별 좌우 측정값의 백분율 표기

피험자의 frontalis muscle, zygomaticus muscle, orbicularis oris muscle 각각에서 측정된 좌우 측정값 중 높은 값에 대한 낮은 값의 비율을 백분율로 계산하여 분석 하였다.

Frontalis muscle에서 가장 좌우 차이가 없었던 피험자 의 좌우 측정값 중 높은 측 대비 낮은 측의 비율은 100 %로 이는 좌측과 우측이 같은 값으로 측정된 것이며, 가장 차이 가 많이 나타난 피험자의 좌우 측정값 중 높은 측 대비 낮은 측의 비율은 50 %로 이는 좌측과 우측 중 낮게 측정된 쪽이 높게 측정된 쪽의 절반에 해당하는 값으로 측정된 것이다.

Frontalis muscle에서 측정된 높은 값에 대한 낮은 값의 백 분율 전체 평균은 80.29±12.46 %였다. Zygomaticus muscle에서 좌우 차이가 가장 적었던 피험자의 좌우 측정 값 중 높은 측 대비 낮은 측의 비율은 97.87 %였으며, 가장 차이가 많이 나타난 피험자의 좌우 측정값 중 높은 측 대비 낮은 측의 비율은 50.00 %였다. Zygomaticus muscle에서 측정된 높은 값에 대한 낮은 값의 백분율 전체 평균은 76.51±13.19 %였다. Orbiculalis oris muscle에서 좌우 차이가 가장 적었던 피험자의 좌우 측정값 중 높은 측 대비 낮은 측의 비율은 98.73 %였으며, 가장 차이가 많이 나타 난 피험자의 좌우 측정값 중 높은 측 대비 낮은 측의 비율 은 54.90 %였다. Orbiculalis oris muscle에서 측정된 높 은 값에 대한 낮은 값의 백분율 전체 평균은 84.38±12.04 % 였다(Fig. 1).

2) 근육별 좌우 측정값 차이의 백분율 표기

피험자의 각 근육별 좌우 측정값 중 높은 값을 100 %로

정하고 이에 대하여 높은 값과 낮은 값의 차이를 백분율로

나타내었다.

Fig. 1. Percentage comparing smaller value with bigger value in frontalis muscle, zygomaticus muscle, orbiculalis　oris muscle

높은 값을 기준으로 한 높은 값과 낮은 값 차이의 백분율 평균은 frontalis muscle에서는 19.71±12.46%, zygomaticus muscle에서는 23.49±13.19 %였으며, orbicularis oris muscle에서는 15.62±12.04 %였다. 40명 피험자의 모든 근육에서 높은 값을 기준으로 한 높은 값과 낮은 값 차이의 백분율 전체 평균은 19.60±12.88 %였다(Table 4).

Frontalis muscle에서 좌우 차이가 가장 적었던 피험자

는 높은 값에 대한 높은 값과 낮은 값의 차이의 비율이 0 %

로 이는 좌측과 우측이 같은 수치로 측정된 것이며, 좌우

차이가 가장 차이가 많이 나타난 피험자는 높은 값에 대한

높은 값과 낮은 값 차이의 비율이 50 %로 이는 좌측과 우

측 중 낮게 측정된 쪽이 높게 측정된 쪽에 비하여 절반에

해당하는 값으로 측정된 것이다. Zygomaticus muscle에

서 좌우 차이가 가장 적었던 피험자는 높은 값에 대한 높은

Difference(N=40) Mean±SD

Frontalis muscle 19.71±12.46 %

Zygomaticus muscle 23.49±13.19 %

Orbicularis oris muscle 15.62±12.04 %

Total 19.60±12.88 %

SD : standard deviation.

Table 4. Average of Difference Value Each Muscles in Percentage Comparing Smaller Value with Bigger Value

Fig. 2. Difference value in percentage comparing smaller value with bigger value of

frontalis muscle, zygomaticus muscle, orbiculalis oris muscle

Fig. 3. Asymmetry index of frontalis muscle, zygomaticus muscle, orbiculalis oris muscle 값과 낮은 값의 차이의 비율은 2.13 %였으며, 좌우 차이가

가장 차이가 많이 나타난 피험자는 높은 값에 대한 높은 값 과 낮은 값 차이의 비율이 50 %였다. Orbiculalis oris muscle에서 좌우 차이가 가장 적었던 피험자는 높은 값에 대한 높은 값과 낮은 값의 차이의 비율이 1.27 %였으며, 좌 우 차이가 가장 차이가 많이 나타난 피험자는 높은 값에 대

한 높은 값과 낮은 값 차이의 비율이 45.10%였다(Fig. 2).

4. 비대칭 분율에 따른 비교

비대칭 분율(asymmetry index, AI)은 두 값의 차이를

두 값의 합으로 나눈 것으로 본 연구에서는 좌측과 우측의 RMS 값 중 높은 값에서 낮은 값을 뺀 차이 값을 양측 RMS 값의 합으로 나누어서 비대칭 분율을 구하였다. 비대칭 분 율이 높을수록 좌우 근육의 RMS 값의 차이가 크다는 것을 의미하는데 그 수식은 다음과 같다.

Asymmetry index(%) =

EMG(high value side)-EMG(low value side)

× 100 EMG(high value side)+EMG(low value side)

Frontalis muscle의 AI 평균은 11.47±8.07 %, zygomaticus muscle의 AI 평균은 13.95±8.90 %, orbicularis oris muscle의 AI 평균은 8.95±7.50 %였으며, 세 근육 전체의 AI 평균은 11.46±8.36%였다(Table 5).

Frontalis muscle의 AI의 평균은 11.47±8.07 %였으 며, 가장 높은 AI 값은 33.33 %, 가장 낮은 AI 값은 0 %였 다. Zygomaticus muscle의 AI 평균은 13.95±8.90 %였으 며, 가장 높은 AI 값은 33.33 %, 가장 낮은 AI 값은 1.08 % 였다. Orbiculalis oris muscle의 AI 평균은 8.95±7.50 % 였으며, 가장 높은 AI 값은 29.11 %, 가장 낮은 AI 값은 0.64%였다(Fig. 3).

Asymmetry index(N=40) Mean±SD Frontalis muscle 11.47±8.07 % Zygomaticus muscle 13.95±8.90 % Orbicularis oris muscle 8.95±7.50 %

Total 11.46±8.36 %

Table 5. Average of Asymmetry Index

Ⅳ. 고 찰

한의학의 진단 기술은 한의사의 주관성이 개입된 각종 정 보를 경락이론, 陰陽五行 이론 등을 적용하여 병증을 구분 하고, 치료 방향을 결정하기 때문에 서양의학에 비해 진단 부분에서의 객관성이 상대적으로 부족하다고 평가될 수 있 다. 즉, 한의학은 인간의 체질 판별이나 상대적인 비교 능력 에서는 장점이 있으나, 정량적 측정 및 절대적인 비교와 재 현성은 부족하다고 생각된다

. 따라서 한의학의 진단과 치 료를 과학적이고 객관화하기 위하여 한의학적 이론에 입각 한 다양한 진단 방법의 새로운 시도와 이를 임상에 활용하

기 위한 노력은 지속적으로 필요하다. 이렇게 객관적이고 과학적으로 정량화 할 수 있는 생체 신호에는 심전도, 근전 도, 맥파, 체열, 호흡수, 심박동수 등이 있다

.

근육의 운동역학(kinesiology) 연구에서는 근육이 동작

할 때 근육의 어느 부분이 활성화 되는가를 아는 것이 필요

하다. 이를 위해서 운동단위(motor unit, MU)의 활동에

관한 정보를 얻는 것은 매우 중요하다. MU는 하나의 신경

과 그 신경이 지배하는 근섬유들로 구성되며 근육 전기활

동의 기본요소이다

. 신경이나 근육세포는 휴지기에는 평

형한 분극상태로 존재하는데 어떤 자극에 의해서 평형이

깨어지고 탈분극상태가 된다. 신경이나 근육의 세포막의

탈분극 및 재분극 과정에서 나타나는 전기적 활동을 활동

전위라 부른다. 이러한 활동전위의 발생, 전파, 동원 등을

포착하여 화면상에 나타내는 것이 전기진단의 기본 개념이

다. 근전도의 정의는 근육 내의 전기적 활동인 활동전위를

탐색하고 증폭하여 기록하는 것이다

. 지금까지 하나의

MU에 대한 근전도(elctromyography. EMG) 측정은 침자

극(needle electrode)을 이용하여 침습적인 방법으로 행해

져 왔는데, 이 방법은 환자에게 고통을 유발하며 바늘 끝

부분에 관계된 정보만을 검출하는 단점이 있다. 반면에 표

면전극(surface electrode)은 비침습적이므로 전혀 통증이

없고, 하나의 MU에 대한 모든 정보를 검출하는 특징이 있

다

. sEMG 신호는 다수의 MU에 의해 발화(firing)된

MUAP들이 시 ㆍ 공간적으로 결합하어 피부표면까지 전도

되면서 서로 다른 근육 신호들 사이의 혼선(cross-talk)에

의한 신호의 변형 및 피부 필터링(filtering) 효과를 거치며

기록되는 매우 복잡한 임의 확률과정(random process) 신

호이다. 그러므로 sEMG 신호로부터 정확한 생리적 정보를

추출해 내기 위해서는 정밀한 신호처리 알고리즘의 적용이

요구된다. 지금까지 임상적으로 유용한 정보(MUAP의 진

폭, 주파수, 지속시간과 관련된 정보)를 추정해 내기 위한

다수의 통계적 변수 추정기(statistical variable estimator)

들에 대한 연구결과가 제시되고 있다

. 지금까지 널리 적

용되는 sEMG 신호처리 방법으로는 고전적인 신호처리 기

법을 이용한 RMS, integrated EMG(IEMG) 등의 진폭변수 추

정기와 mean power frequency(MPF), median frequency

(MDF), peak power frequency(PPF) 등의 주파수변수 추

정기 등이 있으며, 최근 들어 sEMG 간섭패턴(interference

pattern) 해석법인 Turn, Spike 변수 추정기의 적용이 시

도되고 있다

. 이중 RMS는 시간영역 분석 방법으로 근전

도 파형의 진폭을 측정하여 근육의 힘을 나타내는 지표로

사용되는데, 근육의 힘 변화를 가장 명확하게 나타내고, 값이

높아질수록 근육의 긴장도가 높아짐을 의미한다. RMS를

통해 근수축력 및 근 긴장도를 볼 수 있다

. Kim et al

의 연구에 의하면 RMS는 근육의 힘 변화를 가장 명확하게 나타내는 지표이다. 본 연구에서 또한 RMS를 통한 안면근 육의 힘의 변화를 측정하였다.

이와 같은 근육에 대한 평가를 통해 근전도를 이용한 요 통의 평가, 파킨슨씨병과 소뇌이상 환자의 운동양상을 분 석하고 편마비 환자의 보행 양상이나 하지 경직에 대한 평 가에 활용되는 등 최근 그 활용범위가 점차 다양해지고 있 다

. 또한 통증 측정에서도 근전도를 이용한 방법이 유의 성이 있는 것으로 보고되었다

. 한의학에서도 비록 그 수 는 적지만 지속적인 연구가 이루어지고 있다

. Kim et al

은 스트레스와 승모근 · 흉쇄유돌근의 상관관계를 경근 전도를 통해 연구하였고, Nam et al

은 점진적 근육이완 법을 통해 건강인의 경근전도와 자율신경계, 스트레스에 미치는 영향을 연구하였다. 근골격 분야에서는 Choi et al

이 척추기립근에 대한 경근전도를 시행하였고, Jung et al

은 요통환자에서 복부근육의 경근전도를 시행하였 다. Kim et al

은 중풍 편마비에 관한 연구를 시행하였다.

이와 같이 한의학에서도 표면근전도기기를 통한 경근전 도 측정이 임상적 연구에 다양하게 활용되고 있으며 경근 이론을 통한 이론적 근거가 제시되고 있다. 경근은 십이경 맥의 순행 부위상에 분포된 체표 근육계통의 총칭이며

, 경근이 골격의 결합을 주관하고 관절의 굴신활동과 肢體 의 활동에 중요한 작용을 하는 점에서 하나의 경근은 여러 개 의 근육과, 건, 그리고 인대 등을 포괄하는 복합적인 개념 이라 할 수 있다

. ≪黃帝內經≫ 에서 언급한 ‘ 筋 ’의 의미는 해부학적인 근육, 근막, 건, 신경의 의미를 내포한다고 볼 수 있으며, 십이경근은 전신의 근육을 십이 구역으로 분류 하여 형성된 것이다. 또한 십이경근은 경락계통의 肢體外 周 에 존재하는 연속 부분으로, 경락과 체표 부분과의 연계 로서 중요한 부분을 차지하고, 십이경맥과 絡脈 속의 氣血 이 滋養 하는 肌筋 , 筋腱 , 筋膜 , 靭帶 등이므로 經脈 과 絡脈 과 연계된다

. 이에 경근의 상태로 경락 기능의 상태를 추적 할 수 있으며, 이는 근골격계 영역뿐만 아니라 다른 영역에 적용할 근거가 된다

. 이와 같이 경근전도는 근전도 기기 를 통해 근육과 신경의 기능을 평가하고 도출된 결과를 십 이경근 중 해당하는 경근에 귀속하여 병소가 되는 경근을 알고 한의학적인 경락이론과 경근이론으로 재해석하여 施 治 가 가능하도록 한다

.

본 연구에서 표면근전도를 이용하여 frontalis muscle ( 陽白 , GB

) ㆍ zygomaticus muscle( 觀 髎, SI

) ㆍ orbicularis oris( 禾 髎, LI

)를 각각 순서대로 측정한 결과 frontalis muscle의 좌우 총 평균값은 78.36±40.87, zygomaticus muscle의 좌우 총 평균값은 84.70±49.81이었으며, orbicularis oris muscle의 좌우 총 평균값은 104.83±38.81이었다.

Frontalis muscle에서 남성의 평균값은 92.28±44.10, 여성의 평균값은 64.45±32.27로 남성이 높게 측정되었으며, zygomaticus muscle에서 남성의 평균값은 100.90±53.89 였으며 여성의 평균값은 68.50±39.78이었다. Orbicularis oris muscle의 남성의 평균값은 98.73±37.09였으며 여성 의 평균값은 110.93±40.00이었다.

통계를 통해서 frontalis muscle의 좌측과 zygomaticus muscle 좌우 모두 남성이 여성보다 높은 것으로 확인되었 다(

<0.05). 이는 frontalis muscle과 zygomaticus muscle 에서 남성이 여성보다 높은 측정값을 보인 것이다. Orbi- cularis oris muscle의 좌측과 우측 각각의 남녀 차이가 모 두 통계적으로 유의하지 않은 것으로 나타나 이는 orbicu- laris oris muscle에서는 통계적으로 남녀의 차이가 비교 적 적다고 볼 수 있다.

본 연구 결과 각각의 표면근전도의 측정값은 개인에 따 라 큰 차이를 보여 표준편차의 범위가 크게 나타나 절댓값 의 수치만으로는 표준화작업이 어려울 것으로 사료되었다.

이에 개인별 절댓값의 차이는 큰 차이를 보이더라도 정상 인에서 개인의 좌우 차이는 크게 나타나지 않을 것으로 생 각되어 개인별 좌우 차이의 비율 및 그 범위를 다양한 방법 을 통해 확인해 보았다. 좌측과 우측의 비율인 백분율 환산 및 AI를 통해 비교해보았다.

좌우 비교에서 백분율 분석은 좌측과 우측 중 높은 측정 값을 100 %로 변환하여 이에 대한 낮은 측정값의 비율을 계산하였다. 그 결과, frontalis muscle은 평균 80.29±

12.46 %, zygomaticus muscle은 평균 76.51±13.19 %, orbicularis oris muscle은 평균 84.38±12.04 %였으며, 전체 평균은 80.40±12.88 %였다. 이는 40명 피험자군의 좌측과 우측 비율이 개인별 차이를 고려하였을 때 평균 80.40±12.88 %였다는 것을 의미한다.

또한 좌우 측정값의 차이를 구하여 백분율로 계산하였을 때 높은 값을 기준으로 한 높은 값과 낮은 값 차이의 백분율 평균은 frontalis muscle은 19.71±12.46 %, zygomaticus muscle은 23.49±13.19 %, orbicularis oris muscle은 15.62±12.04 %였다. 전체 40명 피험자 모든 근육의 높은 값을 기준으로 한 높은 값과 낮은 값 차이의 백분율 평균은 19.60±12.88 %였다. 이는 좌측과 우측의 비율 차이가 평 균적으로 19.60±12.88 % 범위에 있다는 것을 의미한다.

이를 통해 향후 정상인에서 표면근전도의 검사 시 좌우 표 면근전도의 RMS 값 차이의 정상 범위를 추정할 수 있다.

기존 연구에서 Yoon et al

은 AI를 통해 좌우 차이가

클수록 좌우 근 긴장도 차이가 있다는 것을 이용하여 근육

의 불균형을 구하였다. 본 연구에서도 좌우 차이에 대한 비

대칭의 분율인 AI 값을 구한 결과, frontalis muscle의 AI

평균은 11.47±8.07 %, zygomaticus muscle의 AI 평균은 13.95±8.90 %, orbicularis oris muscle의 AI 평균은 8.95±7.50 %였으며, 세 근육에서의 전체 AI 평균값은 11.46±8.36 %였다. 본 연구 결과를 비대칭 분율로 분석하 였을 때 정상인에 있어서 orbicularis oris muscle이 좌측 과 우측의 차이가 가장 적은 것으로 볼 수 있으며, zygomaticus muscle이 좌측과 우측의 차이가 가장 큰 것 으로 볼 수 있다. 또한 정상인의 안면 근육에서 좌측과 우 측의 AI 값은 11.46±8.36 % 이내의 차이가 있음을 볼 수 있다.

본 실험의 결과 정상인에서 좌측과 우측은 어느 그룹에 서도 큰 차이를 보이지 않았으며 이는 향후 표면근전도를 통해 안면부 질환 시 좌측과 우측을 비교하여 그 차이가 있 을 시, 진단의 근거로 사용될 수 있다. 하지만 표면근전도 의 측정 결과는 각 개인에 따라 큰 차이를 보여 frontalis muscle에서 가장 낮은 값이 16, 가장 높은 값이 186, zygomaticus muscle에서 가장 낮은 값이 24, 가장 높은 값이 277, orbicularis oris muscle에서 가장 낮은 값이 43, 가장 높은 값이 182로 측정되어 세 근육에서 모두 그 차이가 크게 나타났다. 이와 같이 측정값의 개인별 차이가 크게 나타나 각 혈위별 표면근전도의 표준화 작업에 있어 서 대상자가 많아도 개인의 단순 수치만으로는 정상과 비 정상의 범주를 구하기 위한 표준화 작업은 어려울 것으로 보인다. 따라서 개개인의 차이를 고려한 측정값의 좌우 차 이에 대한 백분율 혹은 AI 등을 통한 표준화 작업이 합리적 인 방법으로 보인다.

표면근전도는 대상자들의 표면근전도 영향요인 즉 심리 적 요인으로 인한 테스트 운동에 대한 친화성, 주변의 기기 나 소음, 피하지방층의 두께 및 다른 요인으로 그 값이 변 할 수 있다. 혈위별 표준화 작업을 위해서는 이러한 영향을 최소화하기 위하여 측정 환경을 통제하고 정형화된 방법으 로 더욱 많은 대상자를 통해 개인 결과의 차가 큰 표면근전 도의 영향을 최소화할 필요가 있다. 또한 부착부위의 세밀 한 정리가 필요하며 부착과정에서 어려움이 있는 등 향후 오차를 줄이기 위한 측정 방법에 대한 연구도 필요할 것이다.

향후 안면부 질환의 진단에서 환자의 편의에 따라 침상 전극보다는 표면전극을 이용한 표면근전도의 사용이 더욱 활용되어야 할 것으로 보인다. 하지만 이를 위해서는 비정 상을 판단하고 질환을 진단하기 위해서 안면부의 혈위별 표면근전도 측정 방법과 정상 범위의 표준화가 필요할 것 으로 보인다. 이를 위해 향후 보다 많은 정상인을 대상으로 한 표준화 작업이 이루어져야 할 것이며 이를 통해 한의학 치료의 객관화 작업으로서 치료의 근거 및 치료의 효과를

검증해야 할 것이다.

Ⅴ. 결 론

안면부 운동 시 표준화된 수치를 확인하고자 정상인 40 명을 대상으로 표면근전도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 정상인 40명의 실험군에서 frontalis muscle의 좌우 총 평균값은 78.36±40.87, zygomaticus muscle의 좌우 총 평균값은 84.70±49.81이었으며 orbicularis oris muscle의 좌우 총 평균값은 104.83±38.81이 었다.

2. Frontalis muscle의 좌측, zygomaticus muscle의 좌우의 측정값은 통계적으로 남성이 여성보다 높았 으며 평균값도 frontalis muscle과 zygomaticus muscle에서 좌우 모두 남성이 높게 측정되었다.

Orbicularis oris muscle에서 여성이 남성 보다 높 게 측정되었다.

3. 모든 그룹에서 frontalis muscle과 zygomaticus muscle, orbicularis oris muscle의 좌우 측정값은 유의한 차이가 없었다.

4. 좌우 측정값 중 높은 값에 대한 낮은 값의 백분율 환 산 결과, Frontalis muscle은 평균 80.29±12.46%, Zygomaticus muscle은 평균 76.51±13.19%, Orbicularis oris muscle은 평균 84.38±12.04%였다.

5. 좌우 측정값 중 높은 값에 대한 좌우 값 차이의 백분 율 환산 결과, 정상인 40명의 평균 좌우차이 비율은 19.60±12.88 %였다.

6. 좌우 측정값의 비대칭 분율을 분석한 결과 frontalis muscle의 AI 평균은 11.47±8.07 %, zygomaticus muscle의 AI 평균은 13.95±8.90 %, orbicularis oris muscle의 AI 평균은 8.95±7.50 %였으며, 세 근육 전체의 AI 평균은 11.46±8.36 %였다.

이상의 결과를 통하여 안면 근육의 표면근전도 측정에서

좌우 측정값에 대한 백분율 방식 혹은 AI 등을 통한 표준화

작업이 필요할 것으로 생각되며, 안면부 질환의 치료 근거

와 효과 검증에 대한 표면근전도의 활용을 위해 향후 더 많

은 정상인에 대한 측정 결과 데이타 확보와 표준화를 위한

활발한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

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